專利名稱：黃姜皂素生物提取方法
技術領域：
本發明涉及中草藥有效成分的提取方法，特別涉及一種黃姜皂素生物提取方法。
背景技術：
黃姜提取的皂素藥用價值很高，是近代工業中合成甾體激素和甾體避孕藥的重要原料，現已成為我國醫藥工業體系的重要組成部分。而傳統的提取工藝將黃姜采用酸水解的方法來提取皂素(諶芳，苦良姜中薯蕷皂苷元的提取及應用，云南化工，Vol.27，No5，2000，16～37)的，該工藝存在污染嚴重，每生產1噸皂素，將排放上千噸廢水(http//www.cnhubei.com/200406/ca481569.htm荊楚網消息(楚天都市報)治理黃姜皂素廢水生化技術并駕齊驅)；提取率低。80年代后期，四川省輕工業研究所率先采用預發酵工藝，提取率明顯提高(四川輕工研究所，黃姜預發酵法提取皂素工藝研究)；近年來，人們對黃姜提取皂素工藝進行了深入研究，取得了一些成果安康師范專科學校的向紀明等人采用將黃姜干法粉碎，把其中質量含量約為50％的纖維素和木質素分離出來(向紀明，李金燦，黃姜中提取薯蕷皂素的新工藝研究，安康師專學報，Vol.15，Mar.2003，56～59)，此工藝減少了酸的用量，相應減輕了污染，但該工藝存在皂素提取率低，對操作人員呼吸道黏膜刺激性大等缺點；陜西師范大學的佟玲等人提出酶解法提取皂素的工藝(佟玲，張勝科，李錦，等，酶解法提取薯蕷皂素的工藝研究，陜西師范大學學報(自然科學版)，Vol.31.No.2，Jun.2003)，該工藝應用淀粉酶對黃姜中含量約為40％的淀粉進行水解，此法解除了淀粉對皂苷的“包裹”和“屏蔽”作用，提高了皂素的提取率，該工藝生產的淀粉糖中含有少量可溶性的皂苷，苦味重，在工業上沒有利用價值。武漢大學、中國地質大學、三峽大學等單位與企業合作，共同研究治理黃姜提取皂素的污染問題，取得了一些成果。
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種提取率高，且無污染的黃姜皂素生物提取方法。
為達到上述目的，本發明采用的提取方法是首先取5kg鮮黃姜水洗后，用高濃磨漿機將黃姜粉碎至80～100目，同時在粉碎過程中徐徐加入5kg的水，在2～3kg/cm2的壓力下用150目的濾布過濾，得纖維素、木質素和黃姜漿，用15kg水洗滌纖維素、木質素，直至Liebermann-Burchard(利貝曼-布哈德)反應為陰性為止；將洗滌纖維素、木質素的水洗液并入黃姜漿液中，使黃姜漿液自然沉降2～3天，得淀粉層、懸濁液及上清液，將上清液、淀粉除去，得10kg懸濁液，用2～3mol/L的鹽酸調節懸濁液的PH值為5.5～6.0；在所得的懸濁液中加入50～100ml活力為45FBG/g的β-葡聚糖酶和10～20ml活力為20000μ/g的淀粉酶，在60℃攪拌水解36～48小時，水解完成后用轉速為4000r/min的離心機分離，將分離的固體渣在50℃烘干，得干渣0.2kg，在所得的干渣中加入干渣6倍質量的石油醚索氏萃取，回流3～4小時，收集回餾液，將回餾液抽真空濃縮至200ml，并在5～10℃下結晶，將晶體分離，再加入500ml的石油醚將晶體溶解，再濃縮、結晶，至晶體為無色為止，得皂素晶體28.9～30.5g。
由于本發明采用濕法從黃姜中將含量約50％的木質素、纖維素和約40％的淀粉分離出來，解除了其對皂苷的影響，選用了一種能水解薯蕷皂苷C3位上結合的支鏈糖的酶，對剩余約10％(皂苷含量達約30％)的部分進行酶解，不僅提取率高，而且從根本上解決了污染問題。
具體實施例方式
實施例1，首先取5kg鮮黃姜水洗后，用高濃磨漿機將黃姜粉碎至80目，同時在粉碎過程中徐徐加入5kg的水，在3kg/cm2的壓力下用150目的濾布過濾，得纖維素、木質素和黃姜漿，用15kg水洗滌纖維素、木質素，直至Liebermann-Burchard(利貝曼-布哈德)反應為陰性為止；將洗滌纖維素、木質素的水洗液并入黃姜漿液中，使黃姜漿液自然沉降2天，得淀粉層、懸濁液層及上清液層，將上清液層、淀粉層除去，得10kg懸濁液，用2mol/L的鹽酸調節懸濁液的PH值為5.5；在所得的懸濁液中加入80ml活力為45FBG/g(Fungal Beta Glucanase Unit)的β-葡聚糖酶(beta-glucanase)和20ml活力為20000u/g的淀粉酶，在60℃攪拌水解48小時，水解完成后用轉速為4000r/min的離心機分離，將分離的固體渣在50℃烘干，得干渣0.2kg，在所得的干渣中加入干渣6倍質量的石油醚索氏萃取，回流3小時，收集回餾液，將回餾液抽真空濃縮至200ml，并在10℃下結晶，將晶體分離，再加入500ml的石油醚將晶體溶解，再濃縮、結晶，至晶體為無色為止，得皂素晶體28.9g。
實施例2，首先取5kg鮮黃姜水洗后，用高濃磨漿機將黃姜粉碎至90目，同時在粉碎過程中徐徐加入5kg的水，在2.6kg/cm2的壓力下用150目的濾布過濾，得纖維素、木質素和黃姜漿，用15kg水洗滌纖維素、木質素，直至Liebermann-Burchard(利貝曼-布哈德)反應為陰性為止；將洗滌纖維素、木質素的水洗液并入黃姜漿液中，使黃姜漿液自然沉降3天，得淀粉層、懸濁液及上清液層，將上清液層、淀粉層除去，得10kg懸濁液，用1mol/L的鹽酸調節懸濁液的PH值為6.0；在所得的懸濁液中加入50ml活力為45FBG/g(Fungal Beta GlucanaseUnit)的β-葡聚糖酶(beta-glucanase)和15ml活力為20000u/g的淀粉酶，在60℃攪拌水解40小時，水解完成后用轉速為4000r/min的離心機分離，將分離的固體渣在50℃烘干，得干渣0.2kg，在所得的干渣中加入干渣6倍質量的石油醚索氏萃取，回流4小時，收集回餾液，將回餾液抽真空濃縮至200ml，并在8℃下結晶，將晶體分離，再加入500ml的石油醚將晶體溶解，再濃縮、結晶，至晶體為無色為止，得皂素晶體30.5g。
實施例3，首先取5kg鮮黃姜水洗后，用高濃磨漿機將黃姜粉碎至95目，同時在粉碎過程中徐徐加入8kg的水，在2kg/cm2的壓力下用150目的濾布過濾，得纖維素、木質素和黃姜漿，用12kg水洗滌纖維素、木質素，直至Liebermann-Burchard(利貝曼-布哈德)反應為陰性為止；將洗滌纖維素、木質素的水洗液并入黃姜漿液中，使黃姜漿液自然沉降2天，得淀粉層、懸濁液層及上清液層，將上清液層、淀粉層除去，得10kg懸濁液，用2.5mol/L的鹽酸調節懸濁液的PH值為5.6；在所得的懸濁液中加入90ml活力為45FBG/g(Fungal Beta Glucanase Unit)的β-葡聚糖酶(beta-glucanase)和18ml活力為20000u/g的淀粉酶，在60℃攪拌水解36小時，水解完成后用轉速為4000r/min離心機分離，將分離的固體渣在50℃烘干，得干渣0.2kg，在所得的干渣中加入干渣6倍質量的石油醚索氏萃取，回流3.5小時，收集回餾液，將回餾液抽真空濃縮至200ml，并在5℃下結晶，將晶體分離，再加入500ml的石油醚將晶體溶解，再濃縮、結晶，至晶體為無色為止，得皂素晶體29g。
實施例4，首先取5kg鮮黃姜水洗后，用高濃磨漿機將黃姜粉碎至85目，同時在粉碎過程中徐徐加入6kg的水，在2.8kg/cm2的壓力下用150目的濾布過濾，得纖維素、木質素和黃姜漿，用14kg水洗滌纖維素、木質素，直至Liebermann-Burchard(利貝曼-布哈德)反應為陰性為止；將洗滌纖維素、木質素的水洗液并入黃姜漿液中，使黃姜漿液自然沉降3天，得淀粉層、懸濁液層及上清液層，將上清液層、淀粉層除去，得10kg懸濁液，用2mol/L的鹽酸調節懸濁液的PH值為5.8；在所得的懸濁液中加入70ml活力為45FBG/g(Fungal BetaGlucanase Unit)的β-葡聚糖酶(beta-glucanase)和13ml活力為20000u/g的淀粉酶，在60℃攪拌水解42小時，水解完成后用轉速為4000r/min離心機分離，將分離的固體渣在50℃烘干，得干渣0.2kg，在所得的干渣中加入干渣6倍質量的石油醚索氏萃取，回流3.8小時，收集回餾液，將回餾液抽真空濃縮至200ml，并在7℃下結晶，將晶體分離，再加入500ml的石油醚將晶體溶解，再濃縮、結晶，至晶體為無色為止，得皂素晶體30g。
實施例5，首先取5kg鮮黃姜水洗后，用高濃磨漿機將黃姜粉碎至100目，同時在粉碎過程中徐徐加入5kg的水，在2.2kg/cm2的壓力下用150目的濾布過濾，得纖維素、木質素和黃姜漿，用15kg水洗滌纖維素、木質素，直至Liebermann-Burchard(利貝曼-布哈德)反應為陰性為止；將洗滌纖維素、木質素的水洗液并入黃姜漿液中，使黃姜漿液自然沉降2天，得淀粉層、懸濁液層及上清液層，將上清液層、淀粉層除去，得10kg懸濁液，用2.8mol/L的鹽酸調節懸濁液的PH值為5.9；在所得的懸濁液中加入100ml活力為45FBG/g(Fungal BetaGlucanase Unit)的β-葡聚糖酶(beta-glucanase)和10ml活力為20000u/g的淀粉酶，在60℃攪拌水解45小時，水解完成后用轉速為4000r/min離心機分離，將分離的固體渣在50℃烘干，得干渣0.2kg，在所得的干渣中加入干渣6倍質量的石油醚索氏萃取，回流3.2小時，收集回餾液，將回餾液抽真空濃縮至200ml，并在9℃下結晶，將晶體分離，再加入500ml的石油醚將晶體溶解，再濃縮、結晶，至晶體為無色為止，得皂素晶體29.5g。
實施例6，首先取5kg鮮黃姜水洗后，用高濃磨漿機將黃姜粉碎至93目，同時在粉碎過程中徐徐加入5kg的水，在2.9kg/cm2的壓力下用150目的濾布過濾，得纖維素、木質素和黃姜漿，用15kg水洗滌纖維素、木質素，直至Liebermann-Burchard(利貝曼-布哈德)反應為陰性為止；將洗滌纖維素、木質素的水洗液并入黃姜漿液中，使黃姜漿液自然沉降2天，得淀粉層、懸濁液及上清液，將上清液虹吸除去，得10kg懸濁液，用2.5mol/L的鹽酸調節懸濁液的PH值為5.7；在所得的懸濁液中加入60ml活力為45FBG/g(Fungal Beta Glucanase Unit)的β-葡聚糖酶(beta-glucanase)和17ml活力為20000u/g的淀粉酶，在60℃攪拌水解39小時，水解完成后用轉速為4000r/min離心機分離，將分離的固體渣在50℃烘干，得干渣0.2kg，在所得的干渣中加入干渣6倍質量的石油醚索氏萃取，回流4小時，收集回餾液，將回餾液抽真空濃縮至200ml，并在6℃下結晶，將晶體分離，再加入500ml的石油醚將晶體溶解，再濃縮、結晶，至晶體為無色為止，得皂素晶體30.2g。
為了驗證本發明的可行性，進行了以下實驗1、取等量黃姜，分別用傳統酸水解工藝及本發明的方法進行實驗，我們發現采用本發明的方法不僅得到了工業上應用價值很高的纖維素、木質素和淀粉，而且黃姜皂素的提取率較傳統工藝提高10％～20％，無任何污染。
2、黃姜濕法分離，將去除纖維素、木質素和淀粉的懸濁液，分別采用傳統的酸水解和本發明提供的酶水解工藝水解，發現兩者提取率、成本基本一致。但前者產生污染，后者不產生污染；前者過濾困難，后者較易過濾。
由此可見，本發明在不增加成本的基礎上，從根本上解決了黃姜提取皂素的污染問題，可用于工業化生產。
權利要求
1.黃姜皂素生物提取方法，其特征在于1)首先取5kg鮮黃姜水洗后，用高濃磨漿機將黃姜粉碎至80～100目，同時在粉碎過程中徐徐加入5kg的水，在2～3kg/cm2的壓力下用150目的濾布過濾，得纖維素、木質素和黃姜漿，用15kg水洗滌纖維素、木質素，直至Liebermann-Burchard(利貝曼-布哈德)反應為陰性為止；2)將洗滌纖維素、木質素的水洗液并入黃姜漿液中，使黃姜漿液自然沉降2～3天，得淀粉層、懸濁液及上清液，將上清液、淀粉除去，得10kg懸濁液，用2～3mol/L的鹽酸調節懸濁液的PH值為5.5～6.0；3)在所得的懸濁液中加入50～100ml活力為45FBG/g的β-葡聚糖酶和10～20ml活力為20000μ/g的淀粉酶，在60℃攪拌水解36～48小時，水解完成后用轉速為4000r/min的離心機分離，將分離的固體渣在50℃烘干，得干渣0.2kg，在所得的干渣中加入干渣6倍質量的石油醚索氏萃取，回流3～4小時，收集回餾液，將回餾液抽真空濃縮至200ml，并在5～10℃下結晶，將晶體分離，再加入500ml的石油醚將晶體溶解，再濃縮、結晶，至晶體為無色為止，得皂素晶體28.9～30.5g。
2.根據權利要求1所述的黃姜皂素生物提取方法，其特征在于首先取5kg鮮黃姜水洗后，用高濃磨漿機將黃姜粉碎至80目，同時在粉碎過程中徐徐加入5kg的水，在3kg/cm2的壓力下用150目的濾布過濾，得纖維素、木質素和黃姜漿，用15kg水洗滌纖維素、木質素，直至Liebermann-Burchard(利貝曼-布哈德)反應為陰性為止；將洗滌纖維素、木質素的水洗液并入黃姜漿液中，使黃姜漿液自然沉降2天，得淀粉層、懸濁液層及上清液層，將上清液層、淀粉層除去，得10kg懸濁液，用2mol/L的鹽酸調節懸濁液的PH值為5.5；在所得的懸濁液中加入80ml活力為45FBG/g(Fungal Beta Glucanase Unit)的β-葡聚糖酶(beta-glucanase)和20ml活力為20000u/g的淀粉酶，在60℃攪拌水解48小時，水解完成后用轉速為4000r/min的離心機分離，將分離的固體渣在50℃烘干，得干渣0.2kg，在所得的干渣中加入干渣6倍質量的石油醚索氏萃取，回流3小時，收集回餾液，將回餾液抽真空濃縮至200ml，并在10℃下結晶，將晶體分離，再加入500ml的石油醚將晶體溶解，再濃縮、結晶，至晶體為無色為止，得皂素晶體28.9g。
3.根據權利要求1所述的黃姜皂素生物提取方法，其特征在于首先取5kg鮮黃姜水洗后，用高濃磨漿機將黃姜粉碎至90目，同時在粉碎過程中徐徐加入5kg的水，在2.6kg/cm2的壓力下用150目的濾布過濾，得纖維素、木質素和黃姜漿，用15kg水洗滌纖維素、木質素，直至Liebermann-Burchard(利貝曼-布哈德)反應為陰性為止；將洗滌纖維素、木質素的水洗液并入黃姜漿液中，使黃姜漿液自然沉降3天，得淀粉層、懸濁液及上清液層，將上清液層、淀粉層除去，得10kg懸濁液，用1mol/L的鹽酸調節懸濁液的PH值為6.0；在所得的懸濁液中加入50ml活力為45FBG/g(Fungal Beta Glucanase Unit)的β-葡聚糖酶(beta-glucanase)和15ml活力為20000u/g的淀粉酶，在60℃攪拌水解40小時，水解完成后用轉速為4000r/min的離心機分離，將分離的固體渣在50℃烘干，得干渣0.2kg，在所得的干渣中加入干渣6倍質量的石油醚索氏萃取，回流4小時，收集回餾液，將回餾液抽真空濃縮至200ml，并在8℃下結晶，將晶體分離，再加入500ml的石油醚將晶體溶解，再濃縮、結晶，至晶體為無色為止，得皂素晶體30.5g。
4.根據權利要求1所述的黃姜皂素生物提取方法，其特征在于首先取5kg鮮黃姜水洗后，用高濃磨漿機將黃姜粉碎至95目，同時在粉碎過程中徐徐加入8kg的水，在2kg/cm2的壓力下用150目的濾布過濾，得纖維素、木質素和黃姜漿，用12kg水洗滌纖維素、木質素，直至Liebermann-Burchard(利貝曼-布哈德)反應為陰性為止；將洗滌纖維素、木質素的水洗液并入黃姜漿液中，使黃姜漿液自然沉降2天，得淀粉層、懸濁液層及上清液層，將上清液層、淀粉層除去，得10kg懸濁液，用2.5mol/L的鹽酸調節懸濁液的PH值為5.6；在所得的懸濁液中加入90ml活力為45FBG/g(Fungal Beta Glucanase Unit)的β-葡聚糖酶(beta-glucanase)和18ml活力為20000u/g的淀粉酶，在60℃攪拌水解36小時，水解完成后用轉速為4000r/min離心機分離，將分離的固體渣在50℃烘干，得干渣0.2kg，在所得的干渣中加入干渣6倍質量的石油醚索氏萃取，回流3.5小時，收集回餾液，將回餾液抽真空濃縮至200ml，并在5℃下結晶，將晶體分離，再加入500ml的石油醚將晶體溶解，再濃縮、結晶，至晶體為無色為止，得皂素晶體29g。
5.根據權利要求1所述的黃姜皂素生物提取方法，其特征在于首先取5kg鮮黃姜水洗后，用高濃磨漿機將黃姜粉碎至85目，同時在粉碎過程中徐徐加入6kg的水，在2.8kg/cm2的壓力下用150目的濾布過濾，得纖維素、木質素和黃姜漿，用14kg水洗滌纖維素、木質素，直至Liebermann-Burchard(利貝曼-布哈德)反應為陰性為止；將洗滌纖維素、木質素的水洗液并入黃姜漿液中，使黃姜漿液自然沉降3天，得淀粉層、懸濁液層及上清液層，將上清液層、淀粉層除去，得10kg懸濁液，用2mol/L的鹽酸調節懸濁液的PH值為5.8；在所得的懸濁液中加入70ml活力為45FBG/g(Fungal Beta Glucanase Unit)的β-葡聚糖酶(beta-glucanase)和13ml活力為20000u/g的淀粉酶，在60℃攪拌水解42小時，水解完成后用轉速為4000r/min離心機分離，將分離的固體渣在50℃烘干，得干渣0.2kg，在所得的干渣中加入干渣6倍質量的石油醚索氏萃取，回流3.8小時，收集回餾液，將回餾液抽真空濃縮至200ml，并在7℃下結晶，將晶體分離，再加入500ml的石油醚將晶體溶解，再濃縮、結晶，至晶體為無色為止，得皂素晶體30g。
6.根據權利要求1所述的黃姜皂素生物提取方法，其特征在于首先取5kg鮮黃姜水洗后，用高濃磨漿機將黃姜粉碎至100目，同時在粉碎過程中徐徐加入5kg的水，在2.2kg/cm2的壓力下用150目的濾布過濾，得纖維素、木質素和黃姜漿，用15kg水洗滌纖維素、木質素，直至Liebermann-Burchard(利貝曼-布哈德)反應為陰性為止；將洗滌纖維素、木質素的水洗液并入黃姜漿液中，使黃姜漿液自然沉降2天，得淀粉層、懸濁液層及上清液層，將上清液層、淀粉層除去，得10kg懸濁液，用2.8mol/L的鹽酸調節懸濁液的PH值為5.9；在所得的懸濁液中加入100ml活力為45FBG/g(Fungal Beta Glucanase Unit)的β-葡聚糖酶(beta-glucanase)和10ml活力為20000u/g的淀粉酶，在60℃攪拌水解45小時，水解完成后用轉速為4000r/min離心機分離，將分離的固體渣在50℃烘干，得干渣0.2kg，在所得的干渣中加入干渣6倍質量的石油醚索氏萃取，回流3.2小時，收集回餾液，將回餾液抽真空濃縮至200ml，并在9℃下結晶，將晶體分離，再加入500ml的石油醚將晶體溶解，再濃縮、結晶，至晶體為無色為止，得皂素晶體29.5g。
7.根據權利要求1所述的黃姜皂素生物提取方法，其特征在于首先取5kg鮮黃姜水洗后，用高濃磨漿機將黃姜粉碎至93目，同時在粉碎過程中徐徐加入5kg的水，在2.9kg/cm2的壓力下用150目的濾布過濾，得纖維素、木質素和黃姜漿，用15kg水洗滌纖維素、木質素，直至Liebermann-Burchard(利貝曼-布哈德)反應為陰性為止；將洗滌纖維素、木質素的水洗液并入黃姜漿液中，使黃姜漿液自然沉降2天，得淀粉層、懸濁液及上清液，將上清液虹吸除去，得10kg懸濁液，用2.5mol/L的鹽酸調節懸濁液的PH值為5.7；在所得的懸濁液中加入60ml活力為45FBG/g(Fungal Beta Glucanase Unit)的β-葡聚糖酶(beta-glucanase)和17ml活力為20000u/g的淀粉酶，在60℃攪拌水解39小時，水解完成后用轉速為4000r/min離心機分離，將分離的固體渣在50℃烘干，得干渣0.2kg，在所得的干渣中加入干渣6倍質量的石油醚索氏萃取，回流4小時，收集回餾液，將回餾液抽真空濃縮至200ml，并在6℃下結晶，將晶體分離，再加入500ml的石油醚將晶體溶解，再濃縮、結晶，至晶體為無色為止，得皂素晶體30.2g。
全文摘要
黃姜皂素生物提取方法，首先取鮮黃姜水洗后粉碎，在加壓下過濾，得纖維素、木質素和黃姜漿，用水洗滌纖維素、木質素，直至利貝曼－布哈德反應為陰性為止；將洗滌纖維素、木質素的水洗液并入黃姜漿液中，使黃姜漿液自然沉降，得淀粉層、懸濁液及上清液，將上清液、淀粉除去，得懸濁液，用鹽酸調節懸濁液的pH值為5.5～6.0；在所得的懸濁液中加入β－葡聚糖酶和淀粉酶水解，水解完成后用離心機分離，得干渣，在所得的干渣中加入石油醚索氏萃取，回流，收集回餾液，將回餾液抽真空濃縮，并結晶，將晶體分離，再用石油醚將晶體溶解，再濃縮、結晶，至晶體為無色為止，得皂素晶體。采用本發明的提取方法不僅提取率高，而且從根本上解決了污染問題。
文檔編號C12P33/00GK1699590SQ200510042680
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月19日 優先權日2005年5月19日
發明者李祥, 張輝, 王佳佳 申請人:陜西科技大學